Bài Tiểu luận: CÔNG NGHỆ FRAMERELAY

CÔNG NGHỆ FRAMERELAY Trong giai đoạn cuộc cách mạng về công nghệ thông tin và điện tử viễn thông đang diễn ra hiện nay,có rất nhiều phương thức đã được đưa ra thảo luận và thử nghiệm để xây dựng nền tảng mạng lưới cung cấp các dịch vụ truyền số liệu.Theo xu thế chung ,tất cả các dữ liệu thoại và phi thoại dần dần sẽ tiến tới dược sử dụng trên nền mạng thông tin băng rộng tích hợp IBCN (Integrated Broadband Communication Network).Trên cơ sở mạng IBCN ,ngoài các dịch vụ truyền thống về thoại và truyền số liệu còn cung cấp rất nhiều dịch vụ liên quan tới các hình ảnh động và dịch vụ từ xa như : truyền hình chất lượng cao, hội thảo truyền hình, thư viện số, video theo yêu cầu… Quá trình hướng tới mạng IBCN hiện tại có thể xem như có hai con đường : Hướng thứ nhất là từ mạng điện thoái truyền thống tiến tới xây dựng mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN (Integrated Service Digital network) rồi tiến tới BISDN hay IBCN.Hướng thứ hai là từ mạng phi thoại tức là mạng truyền số liệu tiến tới xây dựng mạng chuyển khung (Frame Relay) rồi mạng truyền dẫn không đồng bộ ATM để làm nền tảng cho IBCN. Với sự phát triển của công nghệ thông tin, nhu cầu kết nối mạng LAN (Local Area Network) với nhau hay nói tổng quát hơn là nhu cầu thiết lập mạng truyền số liệu riêng với thông lượng cao trên cơ sở mạng truyền số liệu công cộng ở nước ta đang phát triển nhanh dẫn tới viêc thiết kế mạng kết nối mạng LAN với mạng LAN trở thành nhu cầu cần thiết cho nhiều nơi.Vì vậy trong bài này chúng tôi giới thiệu công nghệ FrameRelay với những ưu điểm của nó như là một công nghệ sẽ được ứng dụng trên mạng truyền số liệu ở nước ta.Sau đó sẽ trình bày một số ưu điểm chính của mạng truyền số liệu với công nghệ này. FrameRelay bắt đầu được đưa ra như tiêu chuẩn của một trong những giao thức truyền số liệu từ năm 1984 trong hội nghị của tổ chức liên minh viễn thông thế giới ITUT lúc đó gọi là CCITT (Consultative Committee for International Telegraph Telephone) và cũng được viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ ANSY đưa ra tiêu chuẩn ANSY vào năm đó Mục tiêu chính của FrameRelay cũng giống như nhiều tiêu chuẩn khác, đó là tạo ra một giao diện chuẩn để kết nối các thiết bị của nhiều nhà sản xuất khác nhau giữa người dung với mạng UNI (User to Network Interface).Frame relay được thế kế nhằm cung cấp dịch vụ chuyển khung nhanh cho các ứng dụng số liệu tương tự như X25 và ATM Theo số liệu của diễn đàn Framerelay thì nguyên nhân để người dùng sử dụng mạng Framerelay là  Kết nối LAN to LAN :31%  Tạo mạng truyền ảnh :31%  Tốc độ cao :29%  Giá thành hợp lý :24%  Dễ dung độ tin cậy cao:16%  Xử lý giao dịch phân tán: 16%  Hội thảo Video: 5% Rõ rang các ứng dụng trên mạng Framerelay đều ứng dụng khả năng truyền số liệu tốc độ cao và cần tới dịch vụ băng tần rộng có tính đến khả năng bùng nổ lưu lượng (Traffic Bursty) mà ở các công nghệ cũ hơn như chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói không thể tạo ra Khuôn dạng gói dữ liệu Framerelay: Do Framerelay được xây dựng bắt nguồn từ ý tưởng HDLC (High Dât Link Control) nên cấu trúc gói tin Framerelay cũng tương tự như cấu trúc HDLC Flag CA Data Error check Flag Flag: cờ Error check: Trường kiểm tra lỗi Data: Trường dữ liệu CA: Trường địa chỉ và điều khiển Trong bài này,chúng tôi không trình bày lại toàn bộ các tham số và các thông tin về cấu trúc chi tiết của gói tin kiểu Framerelay mà chỉ tập trung vào các tham số tạo ra sự riêng biệt của công nghệ này để giải quyết những vấn đề quan trọng nhất trong việc xây dựng mạng truyền số liệu. Đó là các tham số liên quan tới việc xử lý tắc nghẽn và các tham số lien quan đến việc thiết lập các hình thức kênh logic để truyền số liệu Để thực hiện nhiệm vụ truyền số liệu, mạng Framerelay sẽ phải giải quyết vấn đề tắc nghẽn thông tin trên mạng, thực chất là vấn đề của tầng mạng trong mô hình 7 lớp OSI. Framerelay làm việc ở tầng liên kết nhưng cũng phải giải quyết vấn đề này để đảm bảo vấn đề chuyển tải thông tin. Hầu hết các mạng truyền số liệu đều sử dụng kỹ thuật điều khiển luồng (flowcontrol) để giải quyết vấn đề tắc nghẽn. Có hai phương pháp giải quyết khi xảy ra tắc nghẽn trong mạng : Thông báo cho người dung, router, chuyển mạch về sự cố tắc nghẽn xảy ra và thực hiện các công việc nhằm hiệu chỉnh luồng thông tin. Cả hai Phuong pháp này mạng Framerelay đều dung đến các bít BECN (Backward Explicit Congestion Notification) và bít FECN (Forward Explicit congestion Notification) trong trong trường điều khiển. Bít FECN được thiết lập khi có tắc nghẽn để thông báo rằng thủ tục xử lý tắc nghẽn đã được khởi tạo, và tương ứng với lưu lượng bị nghẽn từ hướng của frame có bít FECN tới. Ngược lại, Bít BECN được thiết lập khi có tắc nghẽn để thông báo rằng thủ tục xử lý tắc nghẽn đã được khởi tạo, và tương ứng với lưu lượng bị nghẽn từ hướng ngược frame có bít BECN tới.Khi các bít này được thiết lập thì mạng phải dung đến một kênh logic dự phòng để chuyển để chuyển các thông tin để xử lý tắc nghẽn. Đó là kênh với mã nhận dạng DLCI (Data Link Connection Identifier) số 1023. Các kênh với mã nhận dạng DLCI nhỏ hơn được dung để truyền dữ liệu người dùng. Kênh ảo cố định PVC (Permanent Virtual Circuit): Mỗi thiết bị đầu cuối mạng WAN phải có một địa chỉ gọi là DNA (Data Network Address) để các thiết bị đầu cuối khác có thể gọi được. Đối với mỗi DNA ta có thể tạo nhiều kênh ảo bằng cách sử dụng các DLCI. Với mỗi cặp DNA, ta có thể tạo một số kênh ảo cố định kết nối chúng và khi có các cuộc trao đổi thông tin giữa chúng mạng không cần phải xử lý các gói tin thiết lập cuộc gọi. Kênh ảo chuyển mạch (Switch Virtual Circuit): Ngoài kênh ảo cố định, FrameRelay còn có khả năng cung cấp kênh ảo chuyển mạch SVC. Ý nghĩa của nó là khi có nhu cầu kết nối giữa hai thiết bị đầu cuối, thiết bị gọi sẽ gửi yêu cầu tới mạng bằng một gói tin Setup. Mạng nhận gói tin này xem xét các tham số, nếu là hợp lệ thì gói tin sẽ được gửi tới thiết bị đầu cuối bị gọi. Nếu cuộc gọi được chấp nhận thì đầu cuối bị gọi sẽ gửi lại đầu cuối gọi gói tin Connec. Đầu cuối gọi sau khi nhận được gói tin Connec do thiết bị đầu cuối bị gọi gửi tới thông qua mạng nó sẽ gửi tiếp gói tin Connec Acknowledge tới mạng và được mạng xác định và mạng gửi gói tin này tới thiết bị đầu cuối bị gọi. Sauk hi kết thúc giai đoạn thiết lập cuộc gọi, các đầu cuối sẽ chuyển sang giai đoạn trao đổi thông tin cho nhau. Kênh ảo nối đa điểm MVC (Muilticast Virtual Circuit): Mạng Framerelay có thể cung cấp khả năng phát và nhận số liệu giữa một đầu cuối với nhiều đầu cuối khác nhờ kỹ thuật MVC. Hiện nay kỹ thuật này đang được áp dụng với loai kênh ảo PVC còn với SVC còn trong giai đoạn nghiên cứu phát triển. Để thực hiện nhiệm vụ này, trong mạng Framerelay có khả năng thiết lập chức năng tạo kênh đa điểm MS (multicast service) qua đó tạo cho đầu cuối gốc mã nhận dạng đa điểm MDLCI để đầu cuối này làm việc một số các đầu cuối khác có DLCI bình thường. Nếu xét trên mô hình 7 lớp OSI thì Framerelay chủ yếu làm việc ở lớp datalink do đó một số chức năng của tầng mạng coi như được chuyển xuống tầng này. Hơn nữa, một số chức năng của tầng này cũng được loại bỏ bớt như các tham số điều khiển luồng,ACK. nhằm giảm độ trễ trong mạng. Điều đó đưa đến khái niệm gọi là mạng không lỗi (Error Free Network) đó là điểm khác nhau cơ bản giữa Framerelay và X.25. Để phân biệt rõ ta xét khái niệm về kiểm tra lỗi. Kiểm tra lỗi khi thực hiện truyền số liệu từ đầu cuối tới thông qua mạng truyền số liệu được chia làm hai loại : đầu cuốiđầu cuối (end to end), điểmđiểm (pointtopoint). Kiểm tra pointtopoint nghĩa là khi người dùng gửi một gói tin đến mạng, mạng sẽ thực hiện trao đổi để đảm bảo gói tin đó là đúng và cũng đảm bảo gói tin đó được truyền tới đích. Kiểm tra loại endtoend là phương pháp mà khi người dung gửi gói tin đến mạng ,mạng sẽ cố gắng gửi gói tin đến đích nhưng trong quá trình chuyển tin có lỗi thì mạng không truyền lại mà bỏ qua để cho thiết bị đầu cuối của khách hàng thực hiện chức năng truyền lại đó. Như vậy việc thực hiện kiểm tra đầu cuối tới đầu cuối sẽ làm giảm độ trễ giữa các thiết bị chuyển mạch bên trong mạng do không phải thực hiện việc truyền lại. Tuy nhiên ưu điểm này chỉ có hiệu quả khi chất lượng truyền dẫn bên trong mạng cao. Nếu không việc thiết bị đầu cuối phải truyền lại nhiều lần sẽ dẫn tới việc chiếm dụng kênh truyền dẫn lâu hơn. Công nghệ chuyển mạch gói X.25 hấp dẫn ở khả năng sử dụng chung cổng và đường truyền, do đó nó có khả năng sử dụng trong tình huống bùng nổ là tình huống hay gặp trong mạng LAN và khi kết nối LANtoLAN. Tuy nhiên trong thực tế khả năng này không có ý nghĩa lớn do thông luợng mạng X.25 thấp (thường bị giới hạn ở tốc độ 128kbps) và do độ trễ lớn do phải xử lý nhiều thông tin trong mạng. Ngược lại,công nghệ chuyển mạch kênh hay tách ghép kênh theo thời gian TDM (Time Division Multiplexer) có thông lượng cao và độ trễ trong mạng rất thấp. Vì thực chất công nghệ này tạo ra các kênh trong suốt (Transparency Channel) tương ứng với tầng vật lý trong mô hình 7 tầng OSI. Do không phải tính toán gì bên trong mạng nên hầu như không có trễ mềm mà chỉ có trễ do khoảng cách và băng tần hạn chế. Tuy vậy công nghệ này tạo ra các kênh cố định về tốc độ nên không giải quyết được tình huống bùng nổ lưu lượng do đó chỉ thích hợp với dịch vụ sử dụng băng tần cố định như thoại. Kết hợp hai ưu điểm trên, Framerelay có thông lượng cao với độ trễ thấp nhưng có khả năng sử dụng chung cổng và đường truyền tạo ra mạng ảo. Ngoài ra nó còn sủ dụng một vài kỹ thuật nhằm hỗ trợ việc tổ chức dữ liệu khi truyền dẫn để sử dụng trong tình huống bùng nổ lưu lượng. Dưới đây là bảng so sánh công nghệ Công nghệ Sử dụng khe thời gian cố định Độ trễ Thông lượng STDM X.25 Không Lớn Thấp Có TDM Có Rất nhỏ Cao Không Framerelay Không Nhỏ Cao Có STDM: Tách ghép kênh theo thời gian có thống kênh (Static Time Division Multiplexing) Thông thường khi có nhu cầu xây dựng mạng truyền số liệu dùng riêng trong các công ty, cơ quan…Yêu cầu đặt ra sẽ bao gồm.  Dễ sử dụng  Mạng lưới linh hoạt và độ sẵn sàng cao  Có khả năng mở rộng và nâng cấp  Giá thành hợp lý Với những so sánh ở trên rõ ràng Framerelay sẽ đáp ứng được phần lớn những yêu cầu ở trên. Nói cách khác dùng mạng diện rộng với công nghệ Framerelay để thiết kế mạng riêng chúng ta có một số ưu điểm sau.  Thời gian thực hiện nhanh  Khả năng sử dụng băng tần rộng:2Mbps34Mbps  Tận dụng tối đa hiệu suất của băng tần,khi khối lượng thông tin cần truyền lớn ta mới cần tới băng tần rộng còn bình thường ta chỉ cần 64kbps256kbps là đủ  Cùng với giao diện vật lý tạo được nhiều kênh logic để dùng  Tiết kiệm giá thành của thiết bị nối mạng diện rộng Với xu thế phát triển công nghệ điện tử viễn thông và công nghệ thông tin hiện nay rỗ ràng công nghệ Framerelay vẫn đang phát huy được ưu thế của mình nhất là tạo dựng các mạng diện rộng riêng của các công ty

CÔNG NGHỆ FRAME-RELAY

Trong giai đoạn cuộc cách mạng về công nghệ thông tin và điện tử viễn thông đang diễn ra hiện nay,có rất nhiều phương thức đã được đưa ra thảo luận và thử nghiệm để xây dựng nền tảng mạng lưới cung cấp các dịch

vụ truyền số liệu.Theo xu thế chung ,tất cả các dữ liệu thoại và phi thoại dần dần sẽ tiến tới dược sử dụng trên nền mạng thông tin băng rộng tích hợp IBCN (Integrated Broadband Communication Network).Trên cơ sở mạng IBCN ,ngoài các dịch vụ truyền thống về thoại và truyền số liệu còn cung cấp rất nhiều dịch vụ liên quan tới các hình ảnh động và dịch vụ từ xa như : truyền hình chất lượng cao, hội thảo truyền hình, thư viện số, video theo yêu cầu…

Quá trình hướng tới mạng IBCN hiện tại có thể xem như có hai con đường : Hướng thứ nhất là từ mạng điện thoái truyền thống tiến tới xây dựng mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN (Integrated Service Digital network) rồi tiến tới BISDN hay IBCN.Hướng thứ hai là từ mạng phi thoại tức là mạng truyền số liệu tiến tới xây dựng mạng chuyển khung (Frame Relay) rồi mạng truyền dẫn không đồng bộ ATM để làm nền tảng cho IBCN

Với sự phát triển của công nghệ thông tin, nhu cầu kết nối mạng LAN (Local Area Network) với nhau hay nói tổng quát hơn là nhu cầu thiết lập mạng truyền số liệu riêng với thông lượng cao trên cơ sở mạng truyền số liệu công cộng ở nước ta đang phát triển nhanh dẫn tới viêc thiết kế mạng kết nối mạng LAN với mạng LAN trở thành nhu cầu cần thiết cho nhiều nơi.Vì vậy trong bài này chúng tôi giới thiệu công nghệ Frame-Relay với những ưu điểm của nó như là một công nghệ sẽ được ứng dụng trên mạng truyền số liệu ở nước ta.Sau đó sẽ trình bày một số ưu điểm chính của mạng truyền số liệu với công nghệ này

Frame-Relay bắt đầu được đưa ra như tiêu chuẩn của một trong những giao thức truyền số liệu từ năm 1984 trong hội nghị của tổ chức liên minh viễn thông thế giới ITU-T lúc đó gọi là CCITT (Consultative Committee for International Telegraph Telephone) và cũng được viện tiêu chuẩn quốc gia

Mỹ ANSY đưa ra tiêu chuẩn ANSY vào năm đó

Mục tiêu chính của Frame-Relay cũng giống như nhiều tiêu chuẩn khác, đó là tạo ra một giao diện chuẩn để kết nối các thiết bị của nhiều nhà sản xuất khác nhau- giữa người dung với mạng UNI (User to Network Interface).Frame relay được thế kế nhằm cung cấp dịch vụ chuyển khung nhanh cho các ứng dụng số liệu tương tự như X25 và ATM

Theo số liệu của diễn đàn Frame-relay thì nguyên nhân để người dùng

sử dụng mạng Frame-relay là

 Kết nối LAN to LAN :31%

 Tạo mạng truyền ảnh :31%

 Tốc độ cao :29%

 Giá thành hợp lý :24%

 Dễ dung độ tin cậy cao:16%

 Xử lý giao dịch phân tán: 16%

 Hội thảo Video: 5%

Rõ rang các ứng dụng trên mạng Frame-relay đều ứng dụng khả năng truyền số liệu tốc độ cao và cần tới dịch vụ băng tần rộng có tính đến khả năng bùng nổ lưu lượng (Traffic Bursty) mà ở các công nghệ cũ hơn như chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói không thể tạo ra

Khuôn dạng gói dữ liệu Frame-relay:

Do Frame-relay được xây dựng bắt nguồn từ ý tưởng HDLC (High Dât Link Control) nên cấu trúc gói tin Frame-relay cũng tương tự như cấu trúc HDLC

Flag: cờ

Error check: Trường kiểm tra lỗi

Data: Trường dữ liệu

C&A: Trường địa chỉ và điều khiển

Trong bài này,chúng tôi không trình bày lại toàn bộ các tham số và các thông tin về cấu trúc chi tiết của gói tin kiểu Frame-relay mà chỉ tập trung vào các tham số tạo ra sự riêng biệt của công nghệ này để giải quyết những vấn đề quan trọng nhất trong việc xây dựng mạng truyền số liệu Đó

là các tham số liên quan tới việc xử lý tắc nghẽn và các tham số lien quan đến việc thiết lập các hình thức kênh logic để truyền số liệu

Để thực hiện nhiệm vụ truyền số liệu, mạng Frame-relay sẽ phải giải quyết vấn đề tắc nghẽn thông tin trên mạng, thực chất là vấn đề của tầng mạng trong mô hình 7 lớp OSI Frame-relay làm việc ở tầng liên kết nhưng cũng phải giải quyết vấn đề này để đảm bảo vấn đề chuyển tải thông tin Hầu hết các mạng truyền số liệu đều sử dụng kỹ thuật điều khiển luồng (flow-control) để giải quyết vấn đề tắc nghẽn Có hai phương pháp giải quyết khi xảy ra tắc nghẽn trong mạng : Thông báo cho người dung, router, chuyển mạch về sự cố tắc nghẽn xảy ra và thực hiện các công việc nhằm hiệu chỉnh luồng thông tin Cả hai Phuong pháp này mạng Frame-relay đều dung đến các bít BECN (Backward Explicit Congestion Notification) và bít FECN (Forward Explicit congestion Notification) trong trong trường điều khiển

Bít FECN được thiết lập khi có tắc nghẽn để thông báo rằng thủ tục

xử lý tắc nghẽn đã được khởi tạo, và tương ứng với lưu lượng bị nghẽn từ hướng của frame có bít FECN tới

Ngược lại, Bít BECN được thiết lập khi có tắc nghẽn để thông báo rằng thủ tục xử lý tắc nghẽn đã được khởi tạo, và tương ứng với lưu lượng bị nghẽn từ hướng ngược frame có bít BECN tới.Khi các bít này được thiết lập thì mạng phải dung đến một kênh logic dự phòng để chuyển để chuyển các thông tin để xử lý tắc nghẽn Đó là kênh với mã nhận dạng DLCI (Data Link Connection Identifier) số 1023 Các kênh với mã nhận dạng DLCI nhỏ hơn được dung để truyền dữ liệu người dùng

Kênh ảo cố định PVC (Permanent Virtual Circuit):

Mỗi thiết bị đầu cuối mạng WAN phải có một địa chỉ gọi là DNA (Data Network Address) để các thiết bị đầu cuối khác có thể gọi được Đối với mỗi DNA ta có thể tạo nhiều kênh ảo bằng cách sử dụng các DLCI Với mỗi cặp DNA, ta có thể tạo một số kênh ảo cố định kết nối chúng và khi có các cuộc trao đổi thông tin giữa chúng mạng không cần phải xử lý các gói tin thiết lập cuộc gọi

Kênh ảo chuyển mạch (Switch Virtual Circuit):

Ngoài kênh ảo cố định, Frame-Relay còn có khả năng cung cấp kênh

ảo chuyển mạch SVC Ý nghĩa của nó là khi có nhu cầu kết nối giữa hai thiết bị đầu cuối, thiết bị gọi sẽ gửi yêu cầu tới mạng bằng một gói tin Setup

Mạng nhận gói tin này xem xét các tham số, nếu là hợp lệ thì gói tin

sẽ được gửi tới thiết bị đầu cuối bị gọi Nếu cuộc gọi được chấp nhận thì đầu cuối bị gọi sẽ gửi lại đầu cuối gọi gói tin Connec Đầu cuối gọi sau khi nhận được gói tin Connec do thiết bị đầu cuối bị gọi gửi tới thông qua mạng nó sẽ gửi tiếp gói tin Connec Acknowledge tới mạng và được mạng xác định và mạng gửi gói tin này tới thiết bị đầu cuối bị gọi Sauk hi kết thúc giai đoạn thiết lập cuộc gọi, các đầu cuối sẽ chuyển sang giai đoạn trao đổi thông tin cho nhau

Kênh ảo nối đa điểm MVC (Muilticast Virtual Circuit):

Mạng Frame-relay có thể cung cấp khả năng phát và nhận số liệu giữa một đầu cuối với nhiều đầu cuối khác nhờ kỹ thuật MVC Hiện nay kỹ thuật này đang được áp dụng với loai kênh ảo PVC còn với SVC còn trong giai đoạn nghiên cứu phát triển

Để thực hiện nhiệm vụ này, trong mạng Frame-relay có khả năng thiết lập chức năng tạo kênh đa điểm MS (multicast service) qua đó tạo cho đầu cuối gốc mã nhận dạng đa điểm MDLCI để đầu cuối này làm việc một số các đầu cuối khác có DLCI bình thường

Nếu xét trên mô hình 7 lớp OSI thì Frame-relay chủ yếu làm việc ở lớp data-link do đó một số chức năng của tầng mạng coi như được chuyển xuống tầng này Hơn nữa, một số chức năng của tầng này cũng được loại bỏ bớt như các tham số điều khiển luồng,ACK nhằm giảm độ trễ trong mạng

Điều đó đưa đến khái niệm gọi là mạng không lỗi (Error Free Network) đó

là điểm khác nhau cơ bản giữa Frame-relay và X.25 Để phân biệt rõ ta xét khái niệm về kiểm tra lỗi

Kiểm tra lỗi khi thực hiện truyền số liệu từ đầu cuối tới thông qua mạng truyền số liệu được chia làm hai loại : đầu cuối-đầu cuối (end to end), điểm-điểm (point-to-point)

Kiểm tra point-to-point nghĩa là khi người dùng gửi một gói tin đến mạng, mạng sẽ thực hiện trao đổi để đảm bảo gói tin đó là đúng và cũng đảm bảo gói tin đó được truyền tới đích Kiểm tra loại end-to-end là phương pháp mà khi người dung gửi gói tin đến mạng ,mạng sẽ cố gắng gửi gói tin đến đích nhưng trong quá trình chuyển tin có lỗi thì mạng không truyền lại

mà bỏ qua để cho thiết bị đầu cuối của khách hàng thực hiện chức năng truyền lại đó

Như vậy việc thực hiện kiểm tra đầu cuối tới đầu cuối sẽ làm giảm độ trễ giữa các thiết bị chuyển mạch bên trong mạng do không phải thực hiện việc truyền lại Tuy nhiên ưu điểm này chỉ có hiệu quả khi chất lượng truyền dẫn bên trong mạng cao Nếu không việc thiết bị đầu cuối phải truyền lại nhiều lần sẽ dẫn tới việc chiếm dụng kênh truyền dẫn lâu hơn

Công nghệ chuyển mạch gói X.25 hấp dẫn ở khả năng sử dụng chung cổng và đường truyền, do đó nó có khả năng sử dụng trong tình huống bùng

nổ là tình huống hay gặp trong mạng LAN và khi kết nối LAN-to-LAN Tuy nhiên trong thực tế khả năng này không có ý nghĩa lớn do thông luợng mạng X.25 thấp (thường bị giới hạn ở tốc độ 128kbps) và do độ trễ lớn do phải xử

lý nhiều thông tin trong mạng

Ngược lại,công nghệ chuyển mạch kênh hay tách ghép kênh theo thời gian TDM (Time Division Multiplexer) có thông lượng cao và độ trễ trong mạng rất thấp Vì thực chất công nghệ này tạo ra các kênh trong suốt (Transparency Channel) tương ứng với tầng vật lý trong mô hình 7 tầng OSI

Do không phải tính toán gì bên trong mạng nên hầu như không có trễ mềm

mà chỉ có trễ do khoảng cách và băng tần hạn chế Tuy vậy công nghệ này tạo ra các kênh cố định về tốc độ nên không giải quyết được tình huống bùng nổ lưu lượng do đó chỉ thích hợp với dịch vụ sử dụng băng tần cố định như thoại

Kết hợp hai ưu điểm trên, Frame-relay có thông lượng cao với độ trễ thấp nhưng có khả năng sử dụng chung cổng và đường truyền tạo ra mạng

ảo Ngoài ra nó còn sủ dụng một vài kỹ thuật nhằm hỗ trợ việc tổ chức dữ liệu khi truyền dẫn để sử dụng trong tình huống bùng nổ lưu lượng

Dưới đây là bảng so sánh công nghệ

Công nghệ Sử dụng khe

thời gian cố

STDM: Tách ghép kênh theo thời gian có thống kênh (Static Time Division Multiplexing)

Thông thường khi có nhu cầu xây dựng mạng truyền số liệu dùng riêng trong các công ty, cơ quan…Yêu cầu đặt ra sẽ bao gồm

 Dễ sử dụng

 Mạng lưới linh hoạt và độ sẵn sàng cao

 Có khả năng mở rộng và nâng cấp

 Giá thành hợp lý

Với những so sánh ở trên rõ ràng Frame-relay sẽ đáp ứng được phần lớn những yêu cầu ở trên Nói cách khác dùng mạng diện rộng với công nghệ Frame-relay để thiết kế mạng riêng chúng ta có một số ưu điểm sau

 Thời gian thực hiện nhanh

 Khả năng sử dụng băng tần rộng:2Mbps-34Mbps

 Tận dụng tối đa hiệu suất của băng tần,khi khối lượng thông tin cần truyền lớn ta mới cần tới băng tần rộng còn bình thường ta chỉ cần 64kbps-256kbps là đủ

 Cùng với giao diện vật lý tạo được nhiều kênh logic để dùng

 Tiết kiệm giá thành của thiết bị nối mạng diện rộng

Với xu thế phát triển công nghệ điện tử viễn thông và công nghệ thông tin hiện nay rỗ ràng công nghệ Frame-relay vẫn đang phát huy được

ưu thế của mình nhất là tạo dựng các mạng diện rộng riêng của các công

ty ,doanh nghiệp,cơ quan…

FRAME-RELAY- CHUYỂN MẠCH KHUNG I.Giới thiệu chung

1 Đặc điểm

Bước sang thập kỷ 80 và đầu thập kỷ 90,công nghệ thông tin có những bước tiến nhảy vọt đặc biệt là chế tạo và sử dụng cáp quang vào mạng truyền dẫn tạo nên chất lượng thong tin rất cao.Sử dụng thủ tục hỏi đáp X25 để truyền đưa số liệu trên mạng cáp quang ,câu trả lời hầu như lúc nào cũng nhận tôt nhận đủ.Vấn đề ở đây là có cần dùng thủ tục Hỏi và Đáp mất rất nhiều thời gian của X25 để truyền đưa số liệu trên mạng cáp quang hay không ? Và thế là công nghệ Frame Relay ra đời Frame relay có thể chuyển các khung lớn tới 4096 byte trong khi đó gói tiêu chuẩn của X25 khuyến cáo dùng là 128 byte,không cần thời gian cho việc hỏi đáp,phát hiện lỗi và sửa lỗi ở lớp 3 (No protocol at Netửok layer) nên Frame Relay có khả năng chuyển tải nhanh hơn hang chục lần so với X25 ở cùng tốc độ Frame Relay rất thích hợp cho truyền số liệu tốc độ cao và cho kết nối LAN to LAN và cả cho âm thanh,nhưng diều kiên tiên quyết để sử dung công nghệ Frame relay là chất lượng mạng truyền dẫn phải cao

2 Cấu hình chung mạng Frame Relay

Cơ sở để taọ được mạng Frame relay là các thiết bị truy nhập mạng FRAD (Frame Relay Acces Device), các thiết bị mạng FRND (Frame Relay Network Device), đường nối giữa các thiết bị và mạng trục Frame Relay Hình vẽ 1

Thiết bị FRAD có thể là cá LAN bridge,Lan Router v.v…, Thiết bị FRND có thể là các Tổng đài chuyển mạch khung (Frame) hay tổng đài chuyển mạch tế bào (Cell Relay-chuyển tải tổng hợp các tế bào của các dịch

vụ khác nhau như âm thanh, truyền số liệu , video v.v…, mỗi tế bào có độ dài 53 byte, đây là phương thức của công nghệ ATM) Đường kết nối giữa các thiết bị là giao diện chung cho FRAD và FRND, giao thức ngwoif dùng

và mạng hay gọi F.R UNI (Frame Relay User Network Interface) Mạng trục Frame Relay cũng tương tự như các mạng viễn thô

ng khác có nhiều tổng đài kết nối với nhau trên các mạng truyền dẫn,theo thủ tục riêng của mình Trong OSI 7 lớp, lớp 3 - lớp network, Frame Relay không dung thủ tục gì cả (Transparent)

3.Hoạt động

Người sử dụng gửi một Frame (khung ) đi với giao thức LAP-D hay LAP-F (Link Aces Protocol D hay F), chứa thong tin về nơi đến và thông tin người sử dụng , hệ thống sẽ dung thong tin này để định tuyến trên mạng Công nghẹ Frame Relay có một ưu điểm đặc trưng rất lớn là cho phép người

sử dụng dung tốc độ cao hơn mức họ đang ký trong một khoảng thời gian nhất định, có nghĩa là Frame Relay không cố định đoọ rộng băng (Bandưith) cho từng cuộc gọi một mà phân phối banwith một cách lịnh hoạt điều mà X25 và thuê kênh riêng không có.Ví dụ người sử dụng ký hợp đồng sử dụng với tốc độ 64 kb, khi họ chuyển đi một lượng thông tin quá lớn, Frame Relay cho phép truyền chúng ở tốc độ cao hơn 64 kb.hiện tượng này được gọi là bùng nổ -Busting

Thực tế trên mạng lưói rộng lớn có rất nhiều rngười sủ dụng với số frame chuyển qua chuyển lại , hơn nữa Frame Relay không sử dụng thủ tục sửa lỗi và điều hành thông lượng (Flow control) ở lớp 3 (Network layer ), nên các Frame có lỗi đều bị loại bỏ thì vấn đề các frame đwocj chuyển đi đúng địâ chỉ , nguyên van, nhanh chóng và không bị thừa bị thiếu là không đơn giản Để đảm bảo được điều này Frame relay sử dụng một số nghi thức sau

(1) DLCI (Data link connection identifier) Nhận dạng đường nối data Cũng như X25, trên một đường nối vật lý frame relay có thể có rất nhiều các đường nối ảo , mỗi một đối tác lien lạc được pohân một đường nối ảo riền để tránh bị lẫn , được gọi tắt là DLCI

(2) CIR (committed information rate) -Tốc độ cam kết

Đây là tốc độ khách hang đặt mua và mạng lưới phải cam kết thường xuyên đạt được tốc độ này

(3) CBIR (Committied burst information rate)- Tốc độ cam kết khi bùng nổ thông tin

Khi có lượng truyền quá lớn , mạng lưới vẫn cho phép khách hàng truyền quá tốc độ cam kết CIR tại tốc độ CBIR trong một khoảng thời gian (Tc) rất ngắn vài ba giây một đợt, điều này tuỳ thuộc vào độ “nghẽn” của mạng cũng như CIR

(4) DE bit ( Discard Eligibility bit)- Bit đánh dấu Frame có khả năng

bị loại bỏ

Về lý mà nói nếu chuyển các Frame vượt qúa tốc độ cam kết , thì những Frame đó sẽ bị loại bỏ và bit DE được sử dụng.Tuy nhiên có thể chuyển các frame đi với tốc độ lớn hơn CIR hay thậm chí hơn cả CBIR tuỳ thuộc vào trạng thái của mạng Frame relay lúc đó có độ nghẽn ít hay nhiều (Thực chất của khả năng này là mượn dộ rộng băng “Bandwith” của những người sử dụng khác khi họ chưa dung đến ) Nếu độ nghẽn của mạng càng nhiều (khi nhiều người cùng làm việc) thì khả năng rủi ro bị loại bỏ của các Frame càng lớn Khi Frame bị loại bỏ, thiết bị đầu cuối phải phát lại

Do mạng Frame relay không có thủ tục điều hành thong lượng (Flơ control) nên độ nghẽn mạng sẽ không kiểm soát đuợc, vì vậy công nghệ Frame relay sử dụng hai phương pháp sáu để giảm độ nghẽn và số frame bị loại bỏ

(1) Sử dụng FECN ( Forward explicit congestion notification ): Thông báo độ nghẽn cho phía thu và BECN (Backward Explicit Congestion Notification )

Thông báo độ nghẽn về phí phát Thực chất của phương pháp này để giảm tốc độ phát khi mạng lưới có quá nhiều người sử dụng cùng lúc

Hình vẽ 2

Hình vẽ 2 Nguyên lý sử dụng FECN và BECN

(2) Sử dụng LMI ( Local Manegment Interface ): để thông báo trạng thái nghẽn mạng cho dác thiết bị đầu cuối biết LMI là chương trình điều khiển giám sát đoạn kết nối giữa FRAD và FRND

Cấu trúc khung của Frame relay 1.Cấu trúc khung

Hình vẽ 3: Cấu truck hung của Frame relay

Cấu trúc khung của Frame Relay (Hình vẽ 3) hoàn toàn tương tự như X25 chỉ khác là khung này có trường địa chỉ A dài hơn (2 byte) và không có trường lệnh C vì ở Frame relay không có thủ tục hỏi đáp.Tuy nhiên trên thực

tế không có một cuộc nối noà hoàn hảo tới mức tuyệt đối , thu phát không có một lỗi nhỏ , vì vậy vẫn phải cần tới truờng FCS để phân tích được các Frame có lỗi cũng như theo dõi được số thứ tự của chúng

Cấu trúc của một khung có các phần sau:

(1) 1 byte dành cho cờ F (flag) dẫn đầu

(2) 2 byte địa chỉ A(address) đế biết khung chuyển tới đâu (3) Trường I ( Information) dành cho dữ liệu thong tin có nhiều byte

(4) 2 byte cho việc kiển tra khung- FCS ( Frame Check Sequence) để phân tích và biết được các gói thiếu, đủ, đúng, sai trên cơ sở đó trả lời cho phía phát biết

(5) Và cuối cùng là 1 byte cờ F để kết thúc

Như vậy cấu trúc khung của Frame Relay và gói X25 cơ bản giống nhau đều có cờ đi trước mở đường và kết thúc để bảo vệ cho dữ liệu thông tin đi giữa

2 Chi tiết của một khung (Hình vẽ 4)

chỉ

I

Trường thông tin

(độ dày thay đổi)

FCS

FCS

H.vẽ 4 Chi tiết cấu trúc khung Frame Relay

(1) Byte thứ nhất và byte cuối cùng: Flag - cờ luôn có giá trị 011111110.Thể hiện theo mã Hexal là 7E

(2) 2 byte tiếp dành cho địa chỉ Trong đó:

a/ Byte thứ 2 bao gồm : Bít 1-EA: Extended Address.Khi khách hang dung nhiều cần mở rộng thêm địa chỉ có nghĩa là tăng số DLCI thì dùng bit mở rộng địa chỉ EA Bình thường nhưu hình vẽ 4 giới thiệu đây thì giá trị EA của byte 2 là 0 và EA của byte 3 là 1 Nếu mở rộng như hình vẽ 5 thì EA sẽ là 0, 0, 1.Theo thứ tự trên xuống

Bít 2-C/R – Command/ respond Bít này tương tư như thủ tục X25 dùng để hỏi và đáp, nhưng mạng Frame Relay không dung mà chỉ dành cho các thiết bị đầu cuối (FRAD) sử dụng mỗi khi cần trao đổi thong tin cho nhau Bit C/R do FRAD dặt giá trị và được giữ nguyên khi truyền qua mạng

FLAG

DLCI EA

Hình vẽ 5.Trường hợp mở rộng 3 byte địa chỉ

b/ Byte thứ 3

Bit 1 - bit EA

Bit 2 - bit DE Bít đánh dấu các Frame mà mạng lưới , thiết bị có quyền loại bỏ nó nếu như độ nghẽ của mạng cao Mạng lưới hoặc FRAD sẽ đặt bit DE=1 cho các frame phát đi với tốc độ cao hơn tốc độ khách hàng đăng ký (CIR) mà mạng phải cam kết đảm bảo Tuy nhiên các khung Frame này vẫn được chuyển đi bình thường tới người nhận nếu độ nghẽn mạng thấp, nhưng nếu độ nghẽn mạng cao thì những Frame có DE=1 này sẽ bị loại

bỏ trước tiên Bình thường bit DE=0.(Hình vẽ 6)

Hình vẽ 6 : Minh hoạ cho bit DE

Bc: (Comitted Burst Size): Là số lượng dữ liệu dât tối đa mạng lưới chấp nhận truyền đi trong các khoảng thời gian Tc

Tc: (Committed Rate Measurement Interval): Tc=Bc/CIR là khoảng thời gian mà FRAD cho phép gửi Bc và thậm chí cả Be

Be (Exess Burst Size): là số lượng dữ liệu data tối đa mà mạng không đảm bảo truyền tôt nhưng vẫn truyền thử xem

Bít 3- Bit BECN

Bit 4- Bit FECN

Hai bit này do mạng lưới đặt cho từng cuộc nối một (Từng DLCI) báo cho các FRAD biết để điều hành thong lượng Khi bị nghẽn các bit này được đặt =1 theo 4 trường hựop sau đây trên cơ sở của hình vẽ 2